JPH03189307A - カムシャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカムシャフトの製造方法に関する。

（従来の技術） エンジンの多弁化等に伴い、複雑な形状のカムシャフト
が要求されるようになってきたため、カムシャフトの製
造方法としては、従来から知られている鍛造若しくは鋳
造により得たカムシャフト素材を機械加工する方法に代
えて、実開昭４８−９８０５号公報に示されるように、
中空部を有するカム部材とバイブ製のシャフト部材とを
別個に設けておき、カム部材をシャフト部材に嵌合して
位置決めした後、カム部材とシャフト部材とを高エネル
ギービームにより溶接する方法が提案されている。

また、カム部材は耐摩耗性や耐ピツチング性が要求され
るので、高炭素の素材を用いたり或いは浸炭焼入れした
りして、カム部材の少なくとも表面は高炭素に形成され
ることが多い。

（発明が解決しようとする課題） ところで、高炭素材は加熱後に急冷されると大きく収縮
するため、表面が高炭素のカム部材と、シャフト部材と
を溶接すると、カム部材の溶接部は溶接後の冷却過程で
大きく収縮するため溶接部に溶接割れが生じるという問
題がある。特に、近時におけるエンジンの軽量化の要請
からシャフト部材としてパイプを用いる場合には、パイ
プ製シャフト部材の熱引けが良いので溶接割れ現象が顕
著である。

上記に鑑みて、本発明は、少なくとも表面が高炭素であ
るカム部材と、シャフト部材とを溶接するにも拘らず、
溶接部に溶接割れが生じないようにすることを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は、溶接用の高エネ
ルギービームとは別に設けられ照射方向を特定した高エ
ネルギービームで溶接直後の溶接部を加熱することによ
り、該溶接直後の溶接部を徐冷するものである。

具体的に本発明が講じた解決手段は、中空部を有し少な
くとも表面が高炭素であるカム部材をパイプ製のシャフ
ト部材の外周に嵌合した後、上記カム部材とシャフト部
材とを該シャフト部材の法線方向から高エネルギービー
ムを照射して溶接すると共に、溶接直後の溶接部に上記
シャフト部材の接線方向から上記高エネルギービームと
は別の高エネルギービームを照射して該溶接部を加熱す
る構成とするものである。

（作用） 上記の構成により、溶接直後の溶接部は、溶接用の高エ
ネルギービームとは別に設けられた高エネルギービーム
により、シャフト部材の接線方向から照射されるため、
広い範囲つまり長い時間に亘って溶接時の温度よりも低
い温度で加熱されながら徐冷される。このため、カム部
材の溶接部は急冷を避けられるので、少なくとも表面が
高炭素であるにも拘らず大きく収縮しないので溶接割れ
が生じない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。

まず、例えばＪ　Ｉｓ−Ｓｌ５−５Ｃよりなる素材を機
械加工して、軸方向に貫通する中空部を備えた所定形状
のカム部材１を準備した後、該カム部材１に対して浸炭
焼入れ及び焼戻しを行なう。

また、例えばＪ　Ｉ　Ｓ−３５−３ＴＫよりなる素材を
所定形状に機械加工してバイブ製のシャフト部材２を準
備する。

次に、カム部材１をシャフト部材２の外周に嵌合してカ
ムシャフト素材３を得た後、次のようにして、カム部材
１の両側端部とシャフト部材２とを溶接する。

まず、カム部材１とシャフト部材２との溶接箇所におけ
るシャフト部材１の法線方向にレーザービーム或いは電
子ビーム等よりなる溶接用の高エネルギービーム４を配
設すると共に、該溶接用高エネルギービーム４よりも回
転方向（時計周り方向）前方側の接線方向にレーザービ
ーム或いは電子ビーム等よりなる後熱用の高エネルギー
ビーム５を配設する。

次に、カムシャフト素材３をその中心軸周りに時計周り
方向へ回転させながら、溶接箇所に対して、シャフト部
材２の法線方向から溶接用高エネルギービーム４を照射
して溶接すると共に、接線方向から後熱用高エネルギー
ビーム５を照射して溶接直後の溶接部を加熱する。

このようにすると、溶接箇所は、法線方向から溶接用高
エネルギービーム４を照射されるため局部的に高熱化さ
れて速やかに溶接される。

また、溶接直後の溶接部は接線方向から後熱用高エネル
ギービーム４を照射されるため、該後熱用高エネルギー
ビーム４の照射する範囲が広くなるので、溶接直後の溶
接部は広い範囲に亘ってつまり長い時間に亘って溶接時
の温度よりも低い温度で加熱されて徐冷される。このた
め、カム部材１の溶接部は浸炭により高炭素であるにも
拘らず大きく収縮することが避けられるので溶接割れが
生じない。

第２図は、後熱用高エネルギービーム４の照射方向と、
該後熱用高エネルギービーム４による加熱領域との関係
を示しており、後熱用高エネルギービーム４を一点鎖線
で示すようにシャフト部材２の法線方向から照射すると
、狭い範囲の加熱領域が高温で加熱されるので、溶接直
後の溶接部に対する後熱効果が十分でないのに対して、
上記実施例のようにシャフト部材２の接線方向から照射
すると、広い範囲の加熱領域が低温で加熱されるので、
優れた後熱効果を得ることができる。

次に本発明を評価するために行なったカムシャフトの溶
接割れテストについて説明する。

まず、供試材として、Ｊ　Ｉ　Ｓ−ＳＣ５−５Ｃよりな
るカム部材１を準備した。この場合のカム部材１及びジ
ャーナル部材２の化学成分は、重量比で、Ｃ：０．０２
％、Ｓｉ：０．２６％、Ｍｎ：０．７１％、Ｃｒ：１．
０１％、Ｍｏ：０．２６％、残部がＦｅであった。

また、Ｊ　Ｉ　Ｓ−５−８ＴＫ　２よりなるシャフト部
材２を準備した。この場合のシャフト部材２の化学成分
は、重量比で、ｃ：ｏ、１６％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍ
ｎ：０．４２％、残部がＦｅであった。

次に、上記のカム部材１をカーボンポテンシャル＝０．
８％の浸炭ガス雰囲気中における９００℃の温度下で３
時間保持した後、冷却することにより浸炭焼入れをし、
その後、該カム部材１及びジャーナル部材２を１７０℃
の温度下で１．５時間保持した後、徐冷して焼戻しをし
た。

次に、カム部材１をシャフト部材２に嵌合した後、カム
部材１とシャフト部材２とをシャフト部材２の法線方向
からレーザービームを出カニ２ＫＷの照射条件で照射し
て溶接すると共に、シャフト部材２の接線方向からレー
ザービームを出力＝２ＫＷの照射条件で照射して溶接直
後の溶接部を後熱した。

その結果、カム部材１に溶接割れが発生せず、本発明の
効果を確認することができた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係るカムシャフトの製造
方法によると、溶接直後の溶接部をシャフト部材の接線
方向から高エネルギービームを照射して加熱し、該溶接
部を溶接時の温度よりも低い温度で加熱しながら徐冷す
るため、溶接部は大きく収縮しないので、溶接割れを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例であるカムシャフ
トの製造方法を示し、第１図は溶接工程及び後熱工程を
示す断面図、第２図は後熱用高エネルギービームの照射
方向と加熱領域との関係を示す図である。 １・・・カム部材 ２・・・シャフト部材 ４・・・溶接用高エネルギービーム ５・・・後熱用高エネルギービーム １・・・カム部材 ２・・・シャフト部材 ４・・・溶接用高エネルギービーム ５・・・後熱用高エネルギービーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空部を有し少なくとも表面が高炭素であるカム
   部材をパイプ製のシャフト部材の外周に嵌合した後、上
   記カム部材とシャフト部材とを該シャフト部材の法線方
   向から高エネルギービームを照射して溶接すると共に、
   溶接直後の溶接部に上記シャフト部材の接線方向から上
   記高エネルギービームとは別の高エネルギービームを照
   射して該溶接部を加熱することを特徴とするカムシャフ
   トの製造方法。